Licht unabhängige Reaktion/Sekundärreaktion

in der lichtunabhängigen Reaktion wird dann die chemische Energie zusammen mit Kohlenstoffdioxid aus der Luft verwendet, um Energie reiche organische Stoffe wie Glukose aufzubauen

findet in einem Kreisprozess statt diesen nennt man auch Calvin Zyklus

1) Fixierung

CO2 wird mittels Rubisco fixiert. Das entstandene C6-Molekül ist instabil und zerfällt in 2 C3-Moleküle ( PGS ).

2) Reduktion

PGS wird zu PGA enzymatisch reduziert. Dabei wird ATP verbraucht (ATP->ADP) NADPH/H+ oxidiert (->NADP+) und H2O entsteht. Aus den zwei PGA-Molekülen wird Glukose synthetisiert.

3) Regeneration

Das CO2 Akzeptormolekül Ribulose 1,5 bisphosphat wird mittels PGA unter ATP verbrauch (ATP->ADP) regeneriert

die Licht unabhängige Reaktion läuft in der Zellflüssigkeit dem Stroma statt

Weil sehr viele Enzyme an der Reaktion beteiligt sind und die Enzymaktivität mit steigender Temperatur zunimmt (zumindest bis 38 °C dann folgt die Denaturierung und keine Reaktion)

• CO2 wird in den Calvin-Zyklus eingeschleust, indem es an einen Akzeptor, das Ribulose-1,5-bisphosphat (RuBP), angelagert wird.

• Dieser Schritt wird durch das Enzym Ribulose-1,5-Bisphosphat-Carboxylase ermöglicht, welches in seiner Abkürzung Rubisco genannt wird.

• Das entstehende instabile Zwischenprodukt mit 6 C-Atomen zerfällt sehr schnell in 2 Moleküle mit je 3 C-Atomen, die 3-Phospho-glycerinsäure.

• Die beiden Moleküle 3-Phospho-glycerinsäure werden unter Einsatz von 2 Molekülen NADPH + H+ sowie

  2 Molekülen ATP als Energielieferanten reduziert.

• Es entstehen 2 Moleküle eines Zuckers mit 3 C-Atomen, 3-Phospho-glycerinaldehyd.

• Das für diese Reduktion notwendige ATP und NADPH + H+ stammt aus den Lichtreaktionen.

• Um 1 Molekül Traubenzucker zu erhalten, benötigt man insgesamt 12 Moleküle 3-Phospho-glycerin-aldehyd

• Aus 2 Molekülen 3-Phospho-glycerinaldehyd entsteht ein Zucker-Molekül mit 6 C-Atomen, das Fruktose- 1,6-bisphosphat, welches als eigentliches Photosyntheseprodukt angesehen werden kann.

• Daraus kann die Pflanze durch Umformung Traubenzucker, bzw. Stärke oder Zellulose, aber auch andere Stoffe wie Fette und Eiweiße herstellen.

• Weitere 10 Moleküle 3-Phospho-glycerinaldehyd werden benötigt, um in einer komplizierten Reaktionsfolge 6 Moleküle Ribulose-1,5-bisphosphat zu regenerieren.

Seine Hauptfunktion besteht darin, Kohlendioxid aus der Atmosphäre zu fixieren und in organische Moleküle umzuwandeln, die von der Pflanze für das Wachstum und andere Stoffwechselprozesse verwendet werden können. Rubisco bindet sowohl Kohlendioxid (CO2) als auch Sauerstoff (O2), aber seine Hauptreaktion ist die Carboxylierung von Ribulose-1,5-bisphosphat (RuBP) mit CO2, um eine instabile Verbindung zu erzeugen, die schnell in stabilere Moleküle umgewandelt wird, um den Calvin-Zyklus fortzusetzen.

6 CO2 + 18 ATP + 6 h2o +12 NADPH + H+ => C6H12O8 + 18 ADP +18 P +12 h2o + 12NADP+

6 CO2 +12 h2o => C6H12O6 + 6 O2 + 6 h2o

(unter Lichtenergie und Chlorophyll)

In der lichtunabhängigen Reaktion der Photosynthese, auch bekannt als Calvin-Zyklus, spielen NADPH+H+ und ATP eine wichtige Rolle bei der Reduktion von PGS zu PGA.

1. **NADPH+H+ (Nicotinamidadenindinukleotidphosphat, reduziert)**: NADPH+H+ ist ein energiereiches Molekül, das Elektronen und Wasserstoffionen trägt. Es liefert die notwendigen Elektronen und Protonen für die Reduktion von PGS zu PGA. Dabei werden die Elektronen auf das PGS übertragen, wodurch es zu PGA reduziert wird.

2. **ATP (Adenosintriphosphat)**:

ATP dient als Energielieferant für die Phosphorylierung von PGS. Durch die Übertragung einer Phosphatgruppe von ATP auf das PGS entsteht PGA. Diese Phosphorylierung ist ein entscheidender Schritt, der Energie aus ATP nutzt, um das Molekül zu aktivieren und chemisch zu verändern.

Zusammen liefern NADPH+H+ und ATP die chemische Energie und die Reduktionskraft, die benötigt werden, um PGS zu PGA umzuwandeln, einen wichtigen Schritt im Calvin-Zyklus zur Synthese von Kohlenhydraten aus CO2.

Reduktion = Aufnahme von Elektronen Oxidation = Abgabe von Elektronen

Bei der Reaktion von PGS zu PGA gibt NADPH+H+ zwei Elektronen an das Edukt ab. Daher handelt es sich bei der Umwandlung von PGS zu PGA um eine Reduktion.

(Die zwei Protonen von NADPH+H+ bilden zusammen mit dem abgegebenen Sauerstoffatom der Carboxylgruppe formal ein Wassermolekül. Da NADPH+H+ wird zu NADP+oxidiert.)